九年级物理专题三：关于电功、电功率及家庭用电的专题上海科技版知识精讲

用心 爱心 专心 九年级物理九年级物理专题三 关于电功 电功率及家庭用电的专题专题三 关于电功 电功率及家庭用电的专题上海科技上海科技 版版 本讲教育信息本讲教育信息 一 教学内容 专题三 关于电功 电功率及家庭用电的专题 基本要求 1 通过本专题的复习 唤起同学们对所学的电功 电功率及生活用电知识的具体回忆 2 通过这一专题的总结 使同学们对电功和电功率及生活用电的知识形成具体的知识体 系 3 通过专题中的例题讲评 提高同学们应用电功 电功率及生活用电的知识来解决实际 问题的能力 重点内容 知识体系的形成和应用能力的提高 难点内容 灵活应用所学知识来解决日常生活中常见的物理问题 电功和电功率一章的知识体系 一 电功 1 知识提要 1 电功 电流所做的功叫电功 用 W 表示 电流做功的过程 就是电能转化为其 他形式能的过程 电流做了多少功 就有多少电能转化为其他形式的能量 2 电功的公式 W UIt 即电流在某段电路上所做的功 等于这段电路两端的电压 电路中的电流和通电时间的乘积 3 电功的单位 电功的国际单位是 J 常用单位 kWh 俗称度 1kWh 3 6 106J 4 电能表 是测量电功的仪表 把电能表接在电路中 电能表的计数器上先后两次 读数之差 就是这段时间内用电的度数 2 要点点拨 l 正确理解电功的意义 电功与机械功具有相似的意义 但电功比较抽象 不像机 械功那么直观 我们可从能量转化的角度去理解电功的意义 电流通过用电器或一段电路 用心 爱心 专心 时 要消耗电能 将电能转化为其他形式的能 我们就说电流通过用电器或在该电路上做 了功 例如 电流通过电烙铁 电熨斗 电能转化为内能 电流通过电动机 电能转化为机 械能 给蓄电池充电 电能转化为化学能等等 由此可知 电流做功的过程 实质上是电 能转化为其他形式能的过程 电流做了多少功 就消耗了多少电能 就有多少电能转化为 其他形式的能 2 正确使用电功公式 W UIt 电功公式 W UIt 是计算电功普遍适用的公式 对于 任何类型的用电器 或电路 都适用 而结合欧姆定律可推出电功公式的变换式 R U I 或 这两个式子不适用电动机以及蓄电池电路 只适用于电烙铁 t R U W 2 tRIW 2 电炉等纯电阻电路 在使用电功公式时应注意 1 电流 电压 电阻和通电时间都必须对同一个用电器 而言 不能把不同用电器的电压 电流 电阻和通电时间相混淆 2 公式中各量都必须 采用国际单位制 电流 电压 电阻 时间和电功的基本单位分别是 A V s 和 J 3 如何读取电能表的示数 电能表是测量电功的仪表 电能表计数器的数字示数盘 如图所示 一共有五位数 从左到右分别表示千位数 百位数 十位数 个位数和十分位 数 图示数字表示 3268 5 度 若过一段时间后该示数变为 3352 7 度 那么这段时间中用电 度数为 3352 7 3268 5 84 2 度 二 电功率 1 知识提要 1 电功率 电流在单位时间内所做的功叫做电功率 用字母 P 表示 它是一个反 映电流做功快慢的物理量 这两个公式只适用于电烙铁 电炉等纯电阻的电路 单位 在国际单位制中 电功率的单位是瓦特 简称瓦 符号 W 常用单位是 千 瓦 符号 kW 1W 1J s 1VA 1kW 1000W 根据 W Pt 当 P 取 kW t 取 h 可得出电功的另一个常用单位 kWh 1kW h 3 6 106J 2 额定电压与额定功率 额定电压是用电器正常工作时的电压 额定功率是用电器 在额定电压下的功率 灯泡上标着 PZ220 25 表示额定电压是 220V 额定功率是 25W 实际功率是用 电器在非额定电压下实际消耗的功率 2 要点点拨 1 电功和电功率的区别和联系是什么 电功是电流通过导体或用电器时 在一段时 间内所做的功 它表示电流做功的多少 电功率是电流通过导体或用电器时在单位时间内 所做的功 它表示电流做功的快慢 可见电功和电功率的物理意义是不同的 同样 二者 的计算公式 单位及测量方法也不相同 但是 由于电流做功总是需要一定的时间 所以 用心 爱心 专心 电功等于电功率和通电时间的乘积 即 W Pt 2 额定功率和实际功率的区别 额定电压是指用电器正常工作时的电压 额定电流 是指用电器正常工作时的电流 额定功率是指用电器在额定电压时的功率 以标有 PZ220 25 的白炽灯为例 该灯额定电压即正常工作的电压是 220V 而且只有当灯泡 两端的实际电压为 220V 时 功率才是 25W 实际功率 实际电压 实际电流 即 P实际 U实际I实际 仍以 PZ220 25 灯泡为例 若实际加的电压比额定电压低 则实际功率小于额定功 率 反之 若实际电压大于额定电压时 实际功率将大于额定功率 这时可能会损坏用电 器 由此可见 用电器的实际功率由实际所加的电压决定 它的含义与额定功率是不相同 的 两者不能混淆 3 kW 和 kW h 的区别 kW 是电功率的单位 1kW 1000W 1000J s 它表示电流通过用电器在 ls 内能做 1000J 的功 能将 1000J 的电能转化为其他形式的能 kW h 是电功的单位 1 kW h 俗称 1 度 它表示功率为 lkW 的用电器 在 lh 内所消耗 的电能 lkW h 3 6 106J 4 在串 并联电路中用电器的电功率和电阻的关系 在串联电路中电流处处相等 如图 1 所示 若电阻 R1 R2的电功率分别为 P1和 P2 那么 也就是说 在串联电路中用电器电功率和电阻成正比 图 2 在并联电路中 各支路电压相等 如图 2 所示 设电阻 R1 R2的电功率分别为 P1和 P2 那么 也就是说 在并联电路中用电器的电功率和电阻成反比 三 测定小灯泡的功率 1 知识提要 l 实验原理 伏安法测功率的依据是 P UI 利用电压表测电压 利用电流表测电 流 利用公式 P UI 计算功率 在额定电压下测出的功率 就是额定功率 2 实验电路图如图所示 电路中的滑动变阻器可以调节小灯泡两端的电压 使之等 于 略高于或略低于灯泡的额定电压 用心 爱心 专心 3 在连接实物图时 要注意电路中的开关始终要断开 电流表和电压表的正负接线 柱不能接错 滑动变阻器的滑片应放在最大值处 2 要点点拨 l 测定小灯泡功率的器材及其规格 由 P UI 可知 测量仪表电流表和电压表必不可少 电路中要有电流流过 一定要有 电源 电源电压应高于小灯泡的额定电压 例如 测额定电压为 2 5V 或 3 8V 的小灯泡功 率时 至少要选用两节干电池串联或两节蓄电池串联作为电源 为了控制电路的通断 需要开关 欲使电路中电流大小发生改变 常采用滑动变阻器 来调节 变阻器的电阻应和小灯泡的电阻差不多 允许通过的电流要大于小灯泡额定电压 条件下工作时的电流 电压表的量程要大于小灯泡的额定电压 电流表的量程要大于小灯泡的正常工作电流 2 实验中应注意的问题 测定小灯泡电功率的实验是初中电学的典型实验之一 为 了调整小灯泡两端的电压 需要给小灯泡串联一只滑动变阻器 分去一部分电压 实验中 要注意 A 正确使用电流表 电压表及滑动变阻器 B 能根据串联分压的原理熟练地调节滑动变阻器 使小灯泡在等于额定电压 高于额 定电压 约为额定电压的 1 2 倍 和低于额定电压三种不同的电压下工作 3 利用电能表测量用电器的电功率 电能表是电学中的重要仪表之一 它除用来测量电功外 还有一个较为广泛的用途就 是测量用电器的功率值 测量时通常采用下列步骤 先按测量要求设计合理的测量电路图 观察电能表 记下它每千瓦 时的转数 N 测量时使待测用电器工作 其他用电器 属于该电能表的 都停止工作 用秒表或手表记下电能表转一定圈数 盘的边缘有个红点 n 时所用时间 t 秒 利用公式算出所测电器的功率值 106 3 6 秒 焦耳 t N n P 四 焦耳定律 1 知识提要 1 焦耳定律的内容 电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比 跟导体的电阻 成正比 跟通电时间成正比 2 焦耳定律公式 Q I2Rt 其中 I R t 均用国际单位 则 Q 的单位才是 J 3 焦耳定律公式可根据电功的公式和欧姆定律公式推导出来 电流通过导体时 如 果电能全部转化为内能 而没有同时转化为其他形式的能量 也就是电流所做的功全部用 来产生热量 那么电流产生的热量 Q 就等于电流所做的功 W 即 用心 爱心 专心 Q W UIt 再根据欧姆定律 U IR 就得到 Q I2Rt 4 电热的利用 电热器是利用电来加热的设备 电热器的主要组成部分是发热体 发热体是由电阻率大 熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上做成的 5 防止电热的危害 在电动机 电视机等电器中 电热会造成危害 需要考虑如何 散热 2 要点点拨 1 电功与电流产生热量的关系 在推导焦耳定律的过程中 我们知道 电流通过导体时 如果电能全部转化为内能 而没有同时转化为其他形式的能量 那么电流产生的热量就等于电流所做的功 例如 在 给蓄电池充电时 电流通过蓄电池引起化学反应 电流做的功大部分转化成化学能 又因 为任何导体有电流通过时导体都要发热 所以也有一部分电能转化为内能 故蓄电池充电 时 电流产生的热量并不等于电功 总之 只有当电能全部转化为内能时 电流产生的热 量才等于电流所做的功 2 怎样理解和运用焦耳定律 焦耳定律揭示了电流通过导体时热效应的规律 实质是定量地表示了电能向内能转化 的规律 焦耳定律的公式是 Q I2Rt 如果利用欧姆定律 可将变换为 R U I RtIQ 2 或的形式 要注意的是 欧姆定律只对纯电阻电路才成立 故IUtQ t R U Q 2 和只适用于像电炉 电烙铁 电灯等可以看作纯电阻性用电器的电路 IUtQ t R U Q 2 焦耳定律的运用中 当讨论导体产生的热量与电阻的关系时 对不同形式的三个公式 即 选用哪一个更简便 这要针对问题的条件做具体的RtIQ 2 IUtQt R U Q 2 分析与选择 例如 当几个导体串联时 因为流经各导体的电流相等 通电时间亦相等 选用公式 Q I2Rt 可知导体产生的热量与电阻 R 成正比 当几个导体并联时 各用电器的 电压是相等的 通电时间相同时 根据 可知产生的热量与导体的电阻成反比 t R U Q 2 由以上分析可知 在应用焦耳定律解释电热现象时 要明确或比较 Q 与 R 的关系 必 须分清导体是串联还是并联 然后再根据电路的具体条件分析 才能得出正确的结论 3 电热器的基本构造和使用注意事项 电热器主要由发热体和绝缘部分构成 发热体是用电阻率大 熔点高的合金丝绕在绝 缘材料上做成的 它的主要作用是让电流通过它时发热 绝缘部分的作用是将通电的合金 丝和电热器的外壳隔绝起来 防止漏电 使用电热器时 主要应注意工作电压和额定电压是否相同 若工作电压过高 电热器 可能被烧毁 若工作电压偏低 电热器不能正常工作 另一方面 要注意电热器的绝缘性 能是否良好 要防止使用的人触电 用心 爱心 专心 五 有关电功 电功率及焦耳定律的计算 因为有关电功 电功率及焦耳定律的计算是初中物理电学计算中的重点 当然更是其 难点 很多同学们在这里审题时没有思路 所以本专题中我们仍然要通过几个典型例题的 讲评来提高同学们利用公式来解题的能力与水平 例 1 如图所示电路 电源电压 U 6 伏特 且保持不变 电阻 R1的阻值为 6 欧姆 安培 表示数为 1 5 安培 试根据上述给定的条件 运用已学过的电学知识 求出所有能够求得 的电学物理量 分析 分析 该电路中电阻 R1与 R2并联后接入电路 知电路总电压 U 6 伏 总电流 I 1 5 安和 R1的阻值 R1 6 欧 根据并联电路特点 我们可知 R1 R2两端电压均为 6 伏 可求出 R2的阻值 通过 R1 R2的电流 R1 R2和电路的总功率 电路的总电阻等 7 个物理量 解答 解答 通过 R2的电流 I2 由 I I1 I2 得 I2 I I1 1 5 安 1 安 0 5 安 电路的总电阻 即 R1与 R2并联的电阻 R 电路总功率 P P P1 P2 6 瓦 3 瓦 9 瓦 说明 电阻 电压 电流 电功率是电学中应用较多的物理量 它们之间存在一定的 关系 通过适当的数学运算 可以通过其中的任意两个量求出另外两IUP R U I 个量 电阻等电路元件连接的基本方式有两种 串联 并联 串联电路主要特点是 电路中 各处电流相等 即 I I1 I2 电路总电压等于各段电压之和 即 U U1 U2 并联电路特点是 各支路电压相等 即 U U1 U2 总电流等于各支路电流之和 即 I I1 I2 只要我们掌握了以上基本规律 就可以根据题目给出的 或者从实际得到的某些数值 求出电路中的一些待定数据 求解时注意要 对号入座 也就是说必须清楚各物理量间的 对应关系 数据与物理量的对应关系 不可弄错 一般情况下 可在物理量的右下方加脚 标予以区分 例 2 在如图所示电路中 灯泡标有 3 8V 0 2A 电阻 R1为 11 欧 R2为 19 欧 电源 用心 爱心 专心 电压保持不变 求 1 闭合 S1 断开 S2时 灯泡恰能正常发光 电源电压是多少伏 2 闭合 S2 断开 S1时 灯泡的实际功率是多大 分析 分析 表面上 该电路是混联电路 实际上 电路中两个支路上的开关只有一个是闭 合的 另一个断开 所以在题目所述的两种情况 都是灯泡与一个电阻串联 解法一 解法一 1 闭合 S1 断开 S2时 电阻 R1与灯泡 RL串联 此时灯泡恰好正常发光 说明灯 泡两端电压为额定电压 UL 根据串联电路各段电压与总电压 U 的关系U 1 2 RR R U L L 得 2 闭合 S2 断开 S1时 电阻 R2与灯泡 RL串联 此时灯泡两端电压为 灯泡的实际功率为 解法二 解法二 本题可用电流数据求解 1 闭合 S1 断开 S2时 通过电路的电流为灯泡的额定电流 0 2 安 电阻 R1两端电 压为 U1 IL R1 0 2 安 11 欧 2 2 伏 电源电压为 U UL U1 3 8 伏 2 2 伏 6 伏 2 闭合 S2 断开 S1时 电阻 R2与灯泡 RL串联 灯泡电阻为 19 欧 电路总电阻为 R R2 RL 19 欧 19 欧 38 欧 电路总电流为 P实 I2R2 0 158 安 2 19 欧 0 47 瓦 说明 说明 解决一个问题可以用不同的方法 只要使用的规律正确 计算无误 结果应当相同 做题时 应当把问题考虑清楚 尽量多用几种方法求解 训练自己更好地分析问题和处理 问题 提高自己的能力 例 3 如图所示 已知电压 U 恒定 R1 1 欧姆 R2 4 欧姆 当断开 S2 闭合 S1时 通 过 R1的电流为 I1 R1的功率为 P1 当断开 S1 闭合 S2时 通过 R2的电流为 I2 R2的功 用心 爱心 专心 率为 P2 1 I1和 I2相比 大 2 若 P1 P2 求 R 的阻值 分析 分析 电路中的两个电阻 R1 R2分别由开关 S1 S2控制 电阻 R 串联在干路中 当 S1 S2中有一个断开 另一个闭合时 闭合电路中的电阻与 R 串联 解答 解答 1 断开 S2 闭合 S1时 电路电阻为 R1 R 电流 断开 S1 闭合 S2时 电路电阻为 R2 R 电流 比较 I1 I2可知 由于 R1 1 欧 R2 4 欧 R1 R2 所以 I1 I2 应填入 I1 将 R1 1 欧 R2 4 欧代入上式 暂不代入单位 说明 说明 计算时 为了方便和简单 可以暂不代入单位 只进行数字运算 在运算结束 时 将单位写在得到的数字后边 进行这样的计算时 必须统一使用的单位 千万不要搞 错 例 4 如图所示 L 是一盏标有 8V 4W 字样的电灯 R 为变阻箱 电源电压为 16 伏 求 1 灯泡的电阻 RL是多少 用心 爱心 专心 2 将变阻箱的阻值调到多大时 才能使 L 和 R1消耗的功率相等 3 当 L 的实际功率为 1 瓦特时 L 两端的电压 UL多大 此时变阻箱阻值应调到多 大 分析 分析 电路中电灯与电阻箱串联 电灯的电阻由灯泡上标明的额定值确定 电阻箱的 电阻可以根据需要调节 其值可由表盘上旋钮位置判定 解答 解答 2 串联电路中 各元件的电功率之比等于电阻之比 即 PL P箱 RL R箱 要求电 阻箱的功率 P箱 PL 应当让电阻箱的阻值等于电灯的阻值 16 欧 电阻箱的电压 U箱 U U实 16 伏 4 伏 12 伏 电阻箱电阻 R箱 RL U箱 U实 说明 说明 串联电路中 各元件的电阻 电压 电功率 电流都有一定关系 若电阻 R1 R2串联 它们的电压 电功率分别用 U1 U2 P1 P2表示 则有 分析电阻变化引起的电压 电功率变化 或者判断 比较串联电路元件的电压 电功 率关系 常利用上述关系 生活用电 1 家用照明电路的电压是 220 伏特 交流电的周期是 0 02 秒 频率为 50 赫兹 电流每 秒钟方向改变 100 次 2 测量电流做功或测量消耗电能多少的仪表 电度表 3 一般照明电路里使用的保险丝由电阻率比较大而熔点较低的铅锑合金制成 在电路中 的电流超过保险丝熔断电流时 保险丝立即熔断 使电路断开 从而保护用电器 避免引 起火灾 选用保险丝的时候 应该使用它的额定电流稍大于或等于电路的正常工作电流 在照明电路中如果用铜丝代替保险丝 当电流超过额定电流时 铜丝不会熔断 起不 到保险的作用 保险丝以额定电流作为规格 选择时首先要弄清家庭同时使用的用电器的总功率 P 用电器额定功率之和 然后根据公式 P UI 算出总电流 I 保险丝的额定电流必须和总 电流 I 相等 或稍为大一些 4 开关及保险丝必须与电路的火线相连 开关接在火线上 当拉开开关切断电路时 电 路上各部分都脱离了火线 这样人体碰到这些部分就不会触电 检修电路也比较方便 能 使整个电路更安全 5 电灯的开关应该接在火线和灯座 或灯头 之间 利用测电笔可以检查开关安装是否 用心 爱心 专心 正确 拧下灯泡 将开关闭合 把测电笔笔尖分别触灯座两接线柱 其中有一个氖管发光 再将开关断开 再用测电笔分别触两接线柱 如果两个都不发光 说明开关安装正确 如 果仍有一个发光 说明开关接在零线和灯座之间 应予以纠正 典型例题典型例题 例 1 如图所示 电路两端电压 U 6 伏特 且保持不变 L 是标有 6V 3W 的灯泡 它的电阻不随温度变化 滑动变阻器的金属滑片位于某一位置时 电压表的示数是 U1 滑 动变阻器消耗的电功率为 P1 移动金属滑片到另一位置时 电压表的示数是 U2 滑动变阻 器消耗的电功率为 P2 要使 U2 2U1 P2 P1 滑动变阻器的总电阻至少是多少欧姆 分析 分析 电路中的灯泡与滑动变阻器串联 电压表测量的是灯泡两端电压 移动滑动变 阻器的滑动片 滑动变阻器连入电路的线圈电阻改变 电路中电流 各元件电压 电功率 也随之变化 解答 解答 设滑动变阻器的滑动片位于某点时 连入电路部分的电阻为 R1 消耗的电功率为 P1 电流为 I1 则 U1 I1RL P1 I12R1 U I1 R1 RL 滑动变阻器的滑动片位于另一点时 连入电路部分的电阻为 R2 消耗的电功率为 P2 电流为 I2 则 U I2 R2 RL L RIU 22 2 2 22 RIP 根据上述关系及题目要求的条件 有 可得到有关 R1 R2 RL的方程 2 R2 RL R1 RL RL 2R2 R1 R1 4R2 解得 R1 24 欧 R2 6 欧 滑动变阻器的总电阻应大于其中的任意一个电阻 总电阻最小应为 24 欧 说明 说明 解题时要清楚题意和各物理量之间的关系 可以将滑动变阻器滑动片改变看电 路变化 分别连入不同的电阻 确定在每一种情况下的关系式 再根据题意 建立滑动片 位于不同位置时物理量的关系式 此类问题 联立方程组解较为简单 例 2 如图所示电路 电压表示数为 6 伏特 小灯泡规格为 4V 1W 且小灯泡两端的 实际电压最多只能允许高出其额定电压的 闭合开关 S 当滑动变阻器的滑片 P 由最左 5 1 用心 爱心 专心 端 a 向右滑过长度时 小灯泡恰能正常发光 假设电源电压和小灯泡电阻均不变 且滑 3 2 动变阻器的电阻随线圈长度均匀分布 求 1 滑动变阻器的最大阻值 2 滑动变阻器消耗功率 P1与同一时刻小灯泡的消耗功率 P2之比的最小值 分析 分析 该电路是灯泡 L 与滑动变阻器串联电路 小灯泡的额定电压 U额 4 伏 解答 解答 电压表的示数为电源电压 U 与灯泡两端电压 UL 滑动变阻器两端电压 UP的关系是 U UL UP 由此可知 UP 6 伏 4 伏 2 伏 设滑动变阻器总电阻为 R 滑动片向右滑动 接入电路的电阻加大 2 滑动变阻器消耗的功率 P1与灯泡消耗的功率 PL之比最小时 UL应当达到最大值 因为灯泡的最大实际电压只能高出额定电压的 也就是最大只能为伏 5 1 L U4 2 U 5 1 1 伏8 4 滑动变阻器两端此时的电压为 U1 6 伏 4 8 伏 1 2 伏 电灯泡与滑动变阻器是串联的 电功率之比等于电压之比 即 说明 说明 串联电路各电路元件的功率之比等于元件的电压之比 等于它们的电阻之比 即 P1 P2 U1 U2 R1 R2 可以用这个关系分析电功率 电压 电阻之间的关系 例 3 如图所示电路 电源电压不变 电灯 L 的电阻不变 开关 S 闭合 已知 滑动 变阻器的滑片 P 在中点 c 和端点 b 时 电压表的示数之比为 求 4 3 用心 爱心 专心 1 电灯 L 的电阻与滑动变阻器 ab 间的总电阻的比值等于多少 2 滑片 P 在 c 和 b 时 电灯 L 的电功率之比等于多少 分析 分析 电灯 L 与滑动变阻器为串联关系 电压表与滑动变阻器并联 测量滑动变阻器两端电 压 当滑动片 P 移动时 电路的总电阻发生变化 电路中的电流变化 滑动变阻器两端电 压变化 电灯的电功率也变化 解答 解答 滑动片位于滑动变阻器的中点 c 设滑动变阻器 ab 间的总电阻为 R 电灯的电阻为 RL 电源电压为 U 则电路的电阻为 滑动片位于滑动变阻器的端点 b 电路的总电阻为 R2 R RL 电流 说明 说明 解题时注意 移动滑动片位置时 电路的结构发生了变化 相当于改变了与电 灯 L 串联的电阻阻值 我们可以认为滑动片位于 c b 点各为一种情况 分别用 I U R P 表示它们的电流 电压 电阻和电功率 得到用字母表示的结果 还要根据题 意 按照已知二次电路间的物理量关系 本题为 Uac Uab 3 4 进一步确定待求量之 间的关系 由于题目只给出了比例关系 未给出具体数值的大小 所以本题只能求出比值 比例 无法得到物理量的数值 例 4 如图所示电路 电源电压为 20 伏并保持不变 当电压表示数为 10 伏时 滑动变阻 用心 爱心 专心 器 R 上消耗的电功率为 10 瓦 移动滑动变阻器的滑片 P 使电压表的示数为 5 伏 那么这 时滑动变阻器 R 上消耗的电功率又将是多大 设灯丝电阻不变 分析 分析 电路中电灯与滑动变阻器串联 电压表并联在电灯的两端 其示数表示电灯两 端的电压值 串联电路的特点是 I I1 I2 U U1 U2 解答 解答 设电灯的电阻为 RL 滑动变阻器开始时的电阻为 R1 移动滑动片后的电阻变为 R2 移动滑动片前 滑动变阻器两端电压为 UP U UL 20 伏 10 伏 10 伏 通过灯泡的电流也是 1 安 灯泡的电阻为 移动滑动片后 滑动变阻器两端的电压变为 UP U U2 20 伏 5 伏 15 伏 滑动变阻器消耗的电功率为 PP IL UP 0 5 安 15 伏 7 5 瓦 说明 说明 注意抓住问题中的不变量 本题中的电源电压 灯泡电阻不变 通过不变量的关系确 定变化量的关系 如本题电灯电阻 RL不变 当它两端的电压改变时 例 5 如图所示 电源电压保持不变 当 S 闭合时 通过 Rl的电流为 3 安培 当 S 断开 时 R1两端的电压为 6 伏特 若 R2的电功率为 12 瓦特 求 R1的阻值和电源电压 分析 分析 该电路中的开关闭合 断开时 电路结构发生变化 S 闭合时 电阻 R1与电源直接连 接 S 断开时 R1与 R2串联 可以分步讨论 也可以列方程组求解 当 S 闭合时 通过 R1的电流 I1 电源电压 U 电阻 R1的关系为 1 1 R U I 当 S 断开时 通过 R1 R2的电流均为 I1 I1 与电阻 R1 R2 用心 爱心 专心 上述四个方程共有 7 个物理量 I1 U R1 R2 I1 P2 U1 其中 3 个物理量已知 它们是 I1 3 安 U1 6 伏 P2 12 瓦 另外的 4 个未知量 U R1 R2 I1 可通过联立方程 组求出 解答 解答 将 U1 6 伏 I1 3 安 P2 12 瓦代入 求出 U 18 伏 将 U 18 伏代入 式 得 R1 6 欧 说明 说明 有一些问题 用联立方程组求解更为方便 根据题意和物理规律列出方程后 不必急于将数值代入 可先进行文字运算 用已知量表示未知量 最后再代入数值求出解 在初中阶段 大多数问题可以用逐步推理的方式求解 在高中 大学阶段 则多数问题要 列方程求解 例 6 如图所示电路 电源电压不变 电阻 R1的阻值是 2 欧 当开关 S 断开时 电压表 的示数之比是 5 7 R2和 R3的功率之和是 R1消耗功率的 4 倍 求 l R3的阻值 2 S 断开与闭合时 电阻 R2消耗的功率之比 分析 分析 电路中的三个电阻串联 电压表测量 R1与 R2的总电压 电压表测量 R1与 R3的总电压 开关 S 与电阻 R3并联 当开关闭合时 R3被短路 电路中只有 R1 R2 用心 爱心 专心 串联 解答 解答 1 开关 S 断开 电路中 R1 R2 R3串联 电流 I1 I2 I3 电压表的示数 电压表的示数 R1消耗的功率 2111 RRIU 3112 RRIU 由 式得 R2 4R1 R3代入 式得 12R3 30R1 2 电阻 R2的阻值 R2 4R1 R3 4 2 欧 5 欧 3 欧 说明 说明 当电路中有电流表 电压表时 必须注意判断电路元件的连接方法 分析时 可以先除去电路中的电压表 使电路变得较为简单 本题电路有电压表时不大好分析 将 除去后 很容易看出三个电阻的串联关系 模拟试题模拟试题 答题时间 60 分钟 一 填空题 每空 2 分 共 36 分 1 电流通过电烙铁 电能转化成 能 电车在马路上行驶 电能转化成 能 工业上提炼铜 铝 电能转化成 能 2 电流在某段电路上所做的功 等于这段电路 跟电路中的 以及 的乘积 写成公式就是 3 一个电炉 正常工作时的电阻为 80 欧姆 接在照明电路中 放出热量 72600 焦耳 这电炉工作的时间是 4 一个导体 电阻为 20 欧姆 接在某一电源上 通过的电量为 18 库仑 电流做功 108 用心 爱心 专心 焦耳 该电源的电压是 伏特 通过导体电流强度为 安培 这段导体消耗 的电功率是 瓦特 5 一个电熨斗 标有 220V 300W 它的物理意义是 这个电熨斗正常工作 4 小时 消耗电能 千瓦时 合 焦耳 6 电能表是用来测量 的仪表 一只标有 220V 5A 的电能表 可以用在最大功 率为 瓦特的照明电路上 7 某电烙铁标有 220V 45W 在额定电压下使用 10 分钟产生的热量是 焦耳 8 一只标有 6V 3W 的小灯泡 接在 4 5 伏特的电源上 它的实际功率 瓦特 二 选择题 每题 2 分 共 28 分 1 如图所示 当滑动变阻器的滑片 P 由 a 端向 b 端滑动时 电灯的 L 亮度 A 亮度不变 B 由亮变暗 C 由暗变亮 D 不能判断 2 如图所示 电源电压为 6 伏特 电键 K 闭合后 L1 L2都不发光 而伏特表的示数为 6 伏特 电路的故障可能是 A L1短路B L2短路C L1断路D L2断路 3 如图所示 电源电压不变 当滑动变阻器的滑片 P 向 b 端滑动时 下列说法正确的是 A 安培表示数变小 伏特表示数变大 B 伏特表示数变小 安培表示数变大 C 灯泡消耗的功率变大 D 电路消耗的功率变大 4 如图所示 电源电压恒定 开关 k 断开时 电灯 L 正常发光 下列说法不正确的是 用心 爱心 专心 A 开关 K 闭合后 灯 L 的亮度不变 B 开关 K 闭合后 灯 L 消耗的功率变小 亮度变暗 C 开关 K 闭合后 滑片 P 往 a 端滑动 灯 L 还能正常发光 D 开关 K 闭合后 滑片 P 往 b 端滑动 灯 L 还能正常发光 5 标有 2400 40W 和 2400 20W 的两个定值电阻 串联起来接在 220 伏特的电 路上 则它们在相同的时间内产生的热量之比为 A 1 2 B 2 1 C 1 1 D 1 4 6 一个定值电阻 接在电路中每分钟产生的热量为 Q 现在想让它每分钟产生的热量为 3Q 下列措施正确的是 A 将电压变为原来的 3 倍 B 将电压变为原来的倍 C 将此电阻对折后接入原电路 D 将电流强度变为原来的 3 倍 7 1 个电冰箱标有 220V 110W 每天起动时间累计 10 小时 在 1 个月 30 天 内 电流对它做功 A 33 千瓦时 B 3 3 10 焦耳 C 3 3 10 度 D 1 188 10 度 8 在如图所示的电路中 L1 L2 L3都标有 220V25W 电源电压 220 伏特 当开关 K 闭合时 L1和 L2亮度的变化是 A L1变亮 L2变暗B L1不变 L2变暗 C L1 L2都不变D L1变暗 L2变亮 9 以下叙述中正确的是 A 因为人是导体 因此不论人触到家庭电路的哪条线上都会触电身亡 B 电流对人体的危险跟电流的大小和触电时间的长短有关系 C 任何大小的电压加在人体都会造成触电 D 家庭电路 动力电路一旦触电就可能有危险 10 家庭电路中的用电器正常工作 把台灯插头插入插座时 电灯突然全部熄灭 说明 电路中 用心 爱心 专心 A 电路原来是断路 B 插头处短路 C 台灯灯丝断了 D 台灯接线处短路 11 正确安装三孔插座时 接地线的应该是 A 左孔 B 右孔 C 上孔 D 外壳 12 安装家庭电路时 符合安全用